前場拋填骨料工藝工程應(yīng)用研究

1、    前場拋填骨料工藝工程應(yīng)用研究    蘇波摘要：本文研究前場拋填骨料工藝在江蘇某工程中的應(yīng)用技術(shù)，對其中的原材料的選擇、混合比的設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的計算分析，然后與常規(guī)水泥混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行分析，拋填骨料混凝土完全可以滿足路面工程的施工要求和質(zhì)量指標(biāo)，表現(xiàn)出了優(yōu)異的工程服役性能。關(guān)鍵詞：拋填骨料，混凝土，施工工藝拋填骨料工藝是基于對常規(guī)混凝土中骨料在漿體中的“懸浮狀態(tài)”而不能充分發(fā)揮其強(qiáng)度骨架和嵌鎖的作用，以及目前混凝土中漿體通常富余過多使得混凝土收縮大、水化熱高和成本高等缺陷的考慮，改進(jìn)普通混凝土施工工藝而得到的新型混凝土施工工藝，也稱前場拋填工藝。大量

2、的基礎(chǔ)實驗研究都很明確地證明了它較常規(guī)混凝土強(qiáng)度高、收縮小、彈性模量高和造價低等優(yōu)點。目前在以下工程中實際驗證，表明了拋填骨料混凝土完全可以滿足路面工程的施工要求和質(zhì)量指標(biāo)，表現(xiàn)出了優(yōu)異的工程服役性能。1.工程概況。某省道改擴(kuò)建工程是在原有瀝青混凝土過渡路面上鋪設(shè)23cm厚的水泥混凝土路面，路面寬度為7m，單幅施工寬度為3.5m，設(shè)計強(qiáng)度為28天抗折強(qiáng)度不低于4.5mpa。拋填骨料路面混凝土試驗段分兩段進(jìn)行：2008年5月24日下午于省道k90+220-k90+270標(biāo)段鋪設(shè)了50米試驗段，施工方是路面1標(biāo)；2008年5月24日下午于省道k101+795-k101+755標(biāo)段鋪設(shè)了40米試驗段

3、，施工方是路面3標(biāo)。本工程采用拋填骨料工藝即在水泥混凝土攤鋪過程中拋入一定量的碎石，后續(xù)的成型、抹平、養(yǎng)護(hù)和刻槽等過程與普通混凝土無異的施工工藝，亦名前場拋填骨料工藝。拋入一定量的碎石有利于集料發(fā)揮強(qiáng)度骨架的作用，形成嵌鎖結(jié)構(gòu)，提高強(qiáng)度；增加的集料也有利于提高混凝土的剛性。2.原材料2.1水泥。為保證更好的基準(zhǔn)混凝土配合比設(shè)計，滿足施工工作性和強(qiáng)度指標(biāo)的要求，工程采用鐘夏牌和三峽牌pc32.5級復(fù)合硅酸鹽水泥，選這兩種水泥進(jìn)行性能對比試驗。兩種水泥的物理力學(xué)性能指標(biāo)如表1所示。從水泥性能檢測結(jié)果來看，工程所用兩種水泥的基本性能均符合國標(biāo)gb 175-2007通用硅酸鹽水泥中對pc32.5級復(fù)合

4、硅酸鹽水泥的有關(guān)規(guī)定。表1水泥的物理力學(xué)性能2.2集料。粗集料：選自朱家廠4.75mm-26.5mm粒級的破碎礫石，符合gb/t14685-2001建筑用卵石、碎石中的相關(guān)規(guī)定要求，針片狀含量為&9%，含泥量0.6%，表觀密度為2611kg/m。細(xì)集料：寺坪砂場中粗砂，細(xì)度模數(shù)3.0，含泥量1.2%，工程中采用的合成砂的級配曲線如圖1所示。圖1砂的級配曲線3配合比設(shè)計3.1常規(guī)水泥混凝土配合比設(shè)計。為保證獲得具有良好的工作性和規(guī)定強(qiáng)度要求的基準(zhǔn)混凝土，現(xiàn)場選用兩種同等級復(fù)合硅酸鹽水泥進(jìn)行常規(guī)混凝土性能的對比試驗?；鶞?zhǔn)混凝土根據(jù)jgj55-2000普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程確定，并在現(xiàn)場實

5、驗中加以調(diào)整。準(zhǔn)混凝土的配合比設(shè)計見表2所示。表2常規(guī)水泥混凝土配合比設(shè)計3.2拋填骨料混凝土配合比設(shè)計。保持基準(zhǔn)混凝土配合比不變的前提下，工程施工中所用拋填骨料混凝土的骨料拋填體積率為8%，以此取代率換算得出實際的拋填骨料混凝土的配合比見表3所示。表3拋填骨料混凝土配合比設(shè)計4結(jié)果與討論4.1常規(guī)水泥混凝土的強(qiáng)度。對于普通路面混凝土，抗折強(qiáng)度是最重要的質(zhì)量驗收指標(biāo)之一。研究了在相同用材標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對比了兩種基準(zhǔn)混凝土的抗折強(qiáng)度性能差異，實驗結(jié)果對比見圖2所示。從圖2中可知：無論水泥的用量是380 kg/m3還是400 kg/m3，鐘夏水泥較三峽水泥都表現(xiàn)出更好的抗折強(qiáng)度指標(biāo)，且在水泥380

6、kg/m3時，鐘夏水泥混凝土的抗折強(qiáng)度已明顯高于4.5mpa?？紤]到為了不增加水泥材料費用，提高工程的性價比，經(jīng)工程實驗對比后拋填骨料混凝土的配比優(yōu)選鐘夏水泥。圖2基準(zhǔn)混凝土的抗折強(qiáng)度4.2拋填骨料混凝土的強(qiáng)度。為了證明拋填骨料混凝土的工程應(yīng)用可行性，在相同的實驗條件下對比了常規(guī)和拋填骨料混凝上的強(qiáng)度。常規(guī)和拋填骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度對比見圖3。圖3常規(guī)與拋填骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度從圖3看出，拋填骨料混凝土的早期和后期抗壓強(qiáng)度都明顯優(yōu)于同等用材條件下的常規(guī)混凝土，28d強(qiáng)度較常規(guī)混凝土有很大幅度的提高，增長率近10%，即說明拋入一定量的骨料對改善混凝土的抗壓強(qiáng)度是顯著的，也印證了一前人研究的結(jié)論：

7、在普通混凝土中增加集料含量有利于提高強(qiáng)度，尤其是抗壓強(qiáng)度。抗折強(qiáng)度是路面混凝土最重要的性能指標(biāo)之一?；炷谅访嬖谛熊囕d荷作用下的受力情形類似于混凝土受抗折時的狀態(tài)。根據(jù)工程實測數(shù)據(jù)，做出常規(guī)和拋填骨料混凝土的抗折強(qiáng)度對比，結(jié)果如圖4所示。從圖看出，拋填骨料混凝土的早期抗折強(qiáng)度略低于常規(guī)混凝土，幅度在0.2mpa左右，而28d抗折強(qiáng)度超過了常規(guī)混凝土，總體上的趨勢表現(xiàn)是影響不大。因此，在保證拋填骨料質(zhì)量合格和后期良好養(yǎng)護(hù)情況下，拋填骨料混凝土抗折強(qiáng)度不會低于常規(guī)混凝土。圖4常規(guī)與拋填骨料混凝土的抗折強(qiáng)度研究表明混凝土中的水泥漿體量和粗骨料用量是影響中低強(qiáng)混凝土抗折強(qiáng)度的兩個主要因素，漿體對混凝土

8、的抗折強(qiáng)度影響更加顯著，這主要歸因于增加的集料和數(shù)量不足的漿體導(dǎo)致集料與漿體的界面區(qū)數(shù)量增加和質(zhì)量弱化，這是影響抗折強(qiáng)度的主要因素。所以拋入8%的碎石則相對降低了漿體的比例，其對抗折強(qiáng)度有一定程度的負(fù)面影響，但是只要控制合理的拋填量就能夠保證不低于常規(guī)混凝土強(qiáng)度且滿足工程規(guī)定的抗折指標(biāo)。4.3工程檢測結(jié)果。為了證明拋填骨料工藝在工程中的實際應(yīng)用效果，對施工后一個月的混凝土路面進(jìn)行了芯樣劈裂強(qiáng)度的隨機(jī)測試和外觀觀察。檢測結(jié)果見表4所示。表4工程實驗段的芯樣強(qiáng)度（齡期29天）從28d強(qiáng)度來看：拋填骨料混凝土的抗折強(qiáng)度比生產(chǎn)路的常規(guī)水泥混凝土芯樣的強(qiáng)度有一定的提高，且二者都超過規(guī)定的抗折指標(biāo)（4.5

9、mpa），這和室內(nèi)試驗的結(jié)果基本一致，從振搗密實的效率來看，現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度較室內(nèi)強(qiáng)度有大幅度提高。總體來看：拋填骨料混凝土在拋填骨料合格的前提下其強(qiáng)度不會低于常規(guī)混凝土，較常規(guī)混凝土有一定的優(yōu)勢，能滿足水泥混凝土路面的質(zhì)量水平和應(yīng)用要求。5.工程施工現(xiàn)場拋填骨料路面混凝土的施工和普通路面混凝土施工相比，除增加了拋填骨料的撒布外其他完全相同，施工時需要適當(dāng)延長插入振搗的時間，但是可以減少了8%的混凝土拌合量，因此實際的施工的電耗并沒有增加，施工中要增加的是集料撒布的人工費用或者機(jī)械費用。由于一些單位的施工進(jìn)度是由拌合機(jī)的產(chǎn)量決定的，因而減少了混凝土拌制數(shù)量可以適當(dāng)加快施工進(jìn)度根據(jù)對施工過程中的觀

10、察，可以直觀發(fā)現(xiàn)：拋填一定量的粗骨料后，混凝土仍然有一定的漿體富余，在經(jīng)過振搗后能很好地裹覆拋填的骨料，形成致密的路面整體結(jié)構(gòu)；施工完畢后的拋填骨料混凝土路面和原有的常規(guī)混凝土外觀并沒有任何區(qū)別；同時觀察到采用拋填骨料工藝后混凝土中常見的浮漿、泌水和早期收縮開裂問題基本沒有出現(xiàn)。6.經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益分析拋填骨料混凝土是基于對目前混凝土普遍存在漿體用量過大導(dǎo)致的混凝土收縮大、開裂風(fēng)險和成本過高而提出的改進(jìn)施工工藝方法，拋入的骨料與原有的骨料形成相互嵌鎖結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了混凝土的剛性骨架，同時起到部分替代作用，節(jié)約了每方基準(zhǔn)混凝土中的水泥和砂的用量，從而降低工程的整體造價。表5經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益分析為了進(jìn)一步說明

11、應(yīng)用拋填骨料混凝土的優(yōu)勢所在，根據(jù)現(xiàn)場材料的入場價格和實際用量，計算出常規(guī)和拋填骨料混凝土的單方價格，結(jié)果見表5所示，比較兩種混凝土之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差別。由表5可以看出，采用前場拋填骨料工藝后，每方混凝土可以節(jié)約材料費用9.5元，成本的節(jié)約主要源于混凝土中水泥用量的降低，工程的經(jīng)濟(jì)性得到明顯提高。結(jié)束語本文研究了前場拋填骨料工藝在某省道改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用，證明了其能夠很好地滿足水泥混凝土路面的質(zhì)量要求，較常規(guī)混凝土具有一定的優(yōu)越性。參考文獻(xiàn)1陳惠蘇，孫偉，stroeven piet.水泥基復(fù)合材料集料與漿體界面研究綜述（一）：實驗技術(shù)j.硅酸鹽學(xué)報.2004，32（1）：63-68.2張君，王林，孫明，等.粗細(xì)骨料比例和水泥